Sistemas de registro químico y biológico: ¿Qué son y si necesita uno?

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¿Qué son los sistemas de registro?

Los sistemas de registro químico y biológico pueden ser herramientas informáticas útiles en el arsenal de los laboratorios que buscan agilizar sus flujos de trabajo. Como su nombre indica, los sistemas de registro están diseñados para ayudar a rastrear las diferentes entidades químicas o biológicas utilizadas para los experimentos, así como las nuevas creadas en el laboratorio como propiedad intelectual. Una de las funciones principales de los sistemas de registro es la capacidad de generar (o reflejar) identificadores únicos que identifiquen de forma inequívoca cada entidad y combinación de lotes. Entre otras funciones, estos sistemas admiten la capacidad de capturar información sobre moléculas químicas y biológicas complejas, incluyendo detalles sobre su estructura, diversas propiedades físicas y químicas y datos de pruebas de ensayo.

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Ventajas de los sistemas de registro

  1. Facilidad de búsqueda - Quizás la razón más importante para registrar entidades es también la más obvia, la facilidad de búsqueda. Ser capaz de encontrar lo que se necesita para una prueba determinada en cualquier momento ahorra tiempo y resulta menos frustrante para los investigadores. Los laboratorios pueden tener cientos o miles de moléculas y/o productos biológicos en stock en un momento dado. Esto incluye reactivos, así como entidades hechas para las pruebas como parte central de la cartera de propiedad intelectual de una organización. 
  2. Singularidad - Una consideración relacionada e igualmente importante, para los laboratorios que trabajan con compuestos químicos o biológicos, es poder rastrear detalles importantes sobre una entidad (lotes, sales, etc.) que están relacionados con la singularidad y una causa de ambigüedad o errores de duplicación. Los sistemas de registro pueden señalar cuando los investigadores duplican involuntariamente entradas o seleccionan diferentes formas de la misma entidad. Estos sistemas también pueden distinguir entre entidades que tienen estructuras, subestructuras o secuencias similares.
  3. Seguimiento - Otra razón para registrar sus entidades mediante un sistema de registro es su capacidad para almacenar entidades químicas y biológicas para su futuro seguimiento. Los investigadores pueden realizar consultas sobre las entidades y ver todos los detalles sobre las estructuras, incluida la información sobre estereoquímica o secuencias similares.
  4. Cumplimiento - Por último, los laboratorios tienen que cumplir con diversas normativas estatales y federales, y un buen sistema de registro puede ayudar a garantizar que no haya sorpresas durante las inspecciones o auditorías de los laboratorios. Dado que la información está presente en una única ubicación centralizada, se pueden crear informes rápidamente, dando cuenta de todas las entidades presentes.
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¿Cómo se comparan los sistemas de registro químico y biológico?

A grandes rasgos, las entidades que pueden registrarse se dividen en dos categorías: 1. moléculas químicas y 2. entidades biológicas. Algunos sistemas de registro se especializan en el manejo de una categoría, mientras que otros están diseñados para acomodar ambas.

Registro químico: incluye herramientas para introducir compuestos individuales y grupos de compuestos, buscar compuestos por estructura y asignar identificadores únicos a cada compuesto que llega al laboratorio. Estos sistemas incluyen funciones para establecer y mostrar las relaciones entre compuestos individuales y familias de compuestos, y para vincular los compuestos con los datos de cribado asociados en el laboratorio. Además, los sistemas químicos son un paso adelante respecto a algunas bases de datos químicas que simplemente almacenan la molécula sin algunos de los detalles más finos sobre la estereoquímica o los datos de cribado asociados. 

Registro biológico: ofrece una funcionalidad que permite a los usuarios definir, registrar, consultar e informar sobre entidades biológicas, incluyendo proteínas, enzimas, anticuerpos, ADN, ARN, líneas celulares, plásmidos, proteínas, siRNAs y conjugados proteína-fármaco. También incluye herramientas para gestionar las relaciones entre entidades biológicas, recopilar detalles sobre entidades individuales, como información sobre la expresión de proteínas, y generar representaciones químicas de las entidades cuando sea posible.

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Características de los sistemas de registro

Las ventajas generales de los sistemas de registro son las siguientes

  • Gestión y seguimiento de entidades químicas y biológicas individuales, así como de mezclas de compuestos, de forma eficaz y automática
  • Consultas rápidas y sencillas para localizar entidades de interés
  • Asignación de identificadores únicos a biomoléculas y compuestos
  • Reducción de la cantidad de tiempo dedicado a la búsqueda de compuestos, así como del tiempo y los recursos desperdiciados en las pruebas de formas desconocidas del mismo compuesto
  • La información sobre las diferentes entidades utilizadas en los experimentos de laboratorio puede ser accesible desde un único sistema
  • Funcionalidad combinada para dibujar y nombrar estructuras, añadir y visualizar anotaciones y editar estructuras en un único sistema
  • La mayoría de los proveedores pueden integrar sin problemas sus sistemas de registro con la infraestructura y el software de laboratorio existentes
  • Posibilidad de crear registros de auditoría e informes

 

Los beneficios específicos de los sistemas de registro de sustancias químicas incluyen: 

  • Posibilidad de registrar compuestos individuales o lotes de compuestos mediante archivos de datos de estructura o cadenas SMILES
  • Marca las entradas duplicadas como errores
  • Capacidad de capturar información sobre las propiedades químicas previstas en función de la estructura del compuesto
  • Registro de las relaciones entre compuestos relacionados y sales o isótopos del mismo compuesto
  • Búsqueda de compuestos por estructura, subestructuras y estructuras alternativas
  • Registro y almacenamiento de compuestos multicomponentes

 

Entre las ventajas específicas que ofrecen los sistemas de registro biológico se encuentran las siguientes 

  • Posibilidad de registrar entidades biológicas individuales o lotes de entidades
  • Recogida de datos de diversas muestras biológicas
  • Herramientas para crear y compartir biomoléculas complejas
  • Herramientas para realizar búsquedas de similitudes de secuencias
  • Herramientas para crear relaciones entre diferentes entidades moleculares para establecer el linaje y seguir la genealogía
  • Funcionalidad para el cálculo de las propiedades biológicas
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Sistemas de registro comercial

Existe una amplia gama de soluciones comerciales en el mercado que ofrecen la funcionalidad de registro de entidades. Como ocurre con muchas soluciones comerciales, los proveedores pueden incluir en sus sistemas funciones y características adicionales a medida. En la mayoría de los casos, estos sistemas pueden integrarse fácilmente con la infraestructura de laboratorio existente, incluido el software de inventario, como los cuadernos electrónicos de laboratorio y los sistemas de gestión de la información de laboratorio, y algunos pueden incluso ofrecer API que pueden automatizar determinados flujos de trabajo de gestión de datos, logrando un ahorro de tiempo aún mayor.

Las soluciones disponibles en el mercado incluyen:

Científico utilizando un microscopio
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¿Por qué los sistemas de registro son mejores que las hojas de cálculo?

Las hojas de cálculo tienen su utilidad. Y pueden parecer una opción viable para el seguimiento de las entidades de su laboratorio. Pero son limitadas y, a medida que crece la lista de compuestos y/o productos biológicos, las hojas de cálculo pierden eficacia. Además, las hojas de cálculo no se crearon pensando en los químicos o biólogos. Por ello, no tienen la capacidad de dibujar y mostrar adecuadamente las estructuras químicas ni las secuencias. 

También significa que los investigadores pueden tener que utilizar soluciones separadas para manejar sus entidades de investigación. Por ejemplo, pueden utilizar una hoja de cálculo para los nombres de los compuestos químicos y luego una herramienta de dibujo distinta para crear las estructuras. Es una solución factible, pero aumenta el riesgo de errores y hace perder un tiempo precioso. Además, dentro de Excel, estas estructuras se guardan como imágenes estáticas que ofrecen poca o ninguna interactividad. Por último, aunque es posible programar funciones de Excel que realicen varios cálculos relacionados con la química, esto lleva trabajo y requiere un nivel de experiencia que puede estar más allá de la capacidad de la mayoría de los laboratorios.

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Comparación de los sistemas de registro químico y biológico con los LIMS y ELN

LosLIMS y ELN son sistemas de registro y seguimiento de muestras. Dada la finalidad para la que fueron diseñados, ofrecen algunas ventajas y características similares a las de los sistemas de registro químico y biológico, aunque principalmente a nivel de muestra.

La gama de funcionalidades que ofrecen los LIMS y las ELN puede incluir identificadores únicos para las muestras, cadena de custodia, funcionalidad de informes personalizados, asignación de funciones, gestión de tareas, firmas electrónicas, gestión de suministros, mantenimiento de instrumentos, facturación de clientes y mucho más. Estos sistemas también ofrecen ventajas similares, como: 

  • Administración fácil y automatizada que elimina las conjeturas de la administración y gestión de las muestras y reduce o elimina el papeleo. 
  • El ahorro de tiempo y costes como resultado de procesos y flujos de trabajo de laboratorio más eficientes y automatizados puede suponer un importante ahorro de tiempo y costes en todos los ámbitos. 
  • Información accesible desde un único sistema. 
  • Soluciones LIMS y ELN integradas con la infraestructura de laboratorio existente, incluyendo instrumentos de secuenciación, espectrómetros y máquinas de PCR. 

La diferencia se reduce a su especificidad. Como se mencionó al principio de este artículo, "una función central de los sistemas de registro es la capacidad de generar (o reflejar) identificadores únicos que identifiquen de forma inequívoca cada combinación de entidad y lote". Los sistemas de registro están construidos para manejar no sólo las entidades en sí, sino también sus estructuras, secuencias y generación de números de registro únicos, y para vincular estas entidades a cualquier dato de cribado asociado. Los LIMS y ELNS, a menos que estén integrados en un sistema de registro, no suelen incluir este tipo de funcionalidad.

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¿Cómo decidirse por un sistema de registro?

La decisión de invertir en un sistema de registro es algo que cada laboratorio debe tomar individualmente. Si su laboratorio trabaja con grandes cantidades de diversos compuestos y/o moléculas biológicas, o trabaja con mezclas de compuestos, entonces un sistema listo para usar (idealmente con acceso a la web) es a menudo una inversión que vale la pena en su cartera de informática de investigación. Es importante señalar aquí que algunos laboratorios pueden tener la experiencia necesaria para construir sus propios sistemas o utilizar una opción de código abierto existente. Sin embargo, estas opciones conllevan algunos inconvenientes, como la responsabilidad exclusiva de la programación del sistema, el mantenimiento (a menudo la mayor parte de los gastos generales a lo largo del tiempo), la garantía del cumplimiento de la normativa, las actualizaciones y los parches del software y la aplicación de una seguridad adecuada.

Para los laboratorios que estén pensando en adquirir un sistema, he aquí algunas cosas en las que deben pensar: 

  1. ¿Cuenta con el presupuesto necesario para adquirir un sistema y cubrir los costes asociados: instalación, licencias, formación del personal, costes de almacenamiento de datos y mantenimiento continuo? Algunas instalaciones de software comercial pueden suponer una parte importante del presupuesto de un laboratorio, por lo que es importante hacer cálculos para garantizar una sólida relación beneficio/coste (ROI).
  2. ¿Puede el sistema de registro integrarse con la infraestructura de laboratorio existente? Hoy en día, la mayoría de los proveedores pueden ofrecer integración, pero sigue siendo aconsejable comprobar que el sistema que va a comprar funcionará con la infraestructura de terceros que tiene o averiguar lo que se necesitará para que eso ocurra (ya sea de forma manual, semiautomática o automatizada).
  3. ¿Qué funciones personalizadas, mejoras o actualizaciones ofrece el proveedor? Dado que los sistemas de registro ofrecen la misma funcionalidad de base, las características a medida pueden marcar la diferencia. 
  4. ¿Existen oportunidades para relacionarse directamente con los proveedores? Puede ser útil probar el sistema de software para encontrar la combinación adecuada de diseño y funcionalidad para su laboratorio. ¿La evaluación es gratuita o de pago?
  5. ¿Cuánto tiempo durará la implantación? La implantación de cualquier software lleva su tiempo y lo mismo ocurre con los sistemas de registro. A medida que se actualiza la infraestructura heredada, es importante establecer las expectativas y disponer de un plan para garantizar la mínima interrupción de los procesos del laboratorio. ¿Es rápido y fácil de instalar o es engorroso?
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Conclusión:

Ser capaz de obtener rápidamente información de los datos y mejorar la productividad es importante y posible con las soluciones tecnológicas adecuadas. En todos los sectores, los sistemas de registro químico y biológico añaden un valor significativo a los laboratorios que trabajan con un gran número de entidades químicas y biológicas y sus datos asociados. Como parte de un conjunto más amplio de herramientas informáticas de investigación, estas soluciones mejoran la eficiencia operativa, reducen los riesgos de error humano, ahorran tiempo y garantizan la integridad y el legado de su trabajo.

Referencias

  1. ¿Qué es el registro químico? https://info.collaborativedrug.com/chemicalregistration
  2. Base de datos química https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_database#List_of_Chemical_Registration_Systems
  3. CDD Vault Módulo de actividad y registro https://www.collaborativedrug.com/benefits/activity-registration/
  4. Ficha de registro biológico de Biovia https://www.3dsbiovia.com/products/datasheets/biological-registration.pdf
  5. Sistemas de registro de sustancias químicas http://openbabel.org/docs/current/Cheminf101/registration.html
  6. Las ventajas de un buen sistema de inventario químico https://www.bioraft.com/resources/the-advantages-of-a-good-chemical-inventory-system
  7. Registro de compuestos http://www.corelims.com/v4Docs/Chemistry_Specific/Single_Compound_Registration/Chemistry_v4.htm
  8. Martin, E., Monge, A., Duret, J. A., Gualandi, F., Peitsch, M. C., & Pospisil, P. (2012). Construcción de un sistema de registro químico de I+D. Journal of cheminformatics, 4(1), 11. https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-11

Este blog está escrito por miembros de la comunidad de CDD Vault . CDD Vault es una plataforma informática de descubrimiento de fármacos alojada que gestiona de forma segura datos biológicos y químicos tanto privados como externos. Ofrece una funcionalidad básica que incluye el registro químico, la relación estructura-actividad, el inventario químico y las capacidades del cuaderno de laboratorio electrónico.

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